В период интенсивного освоения Арктики, по окончании в 1946 году академии, он был направлен в воздушно-десантные войска, но уже в 1949 году откомандирован в распоряжение Главсевморпути и стал флагманским врачом высокоширотной экспедиции «Север-4». Виталий Георгиевич вспоминал: «Я был единственным врачом на площади 20 млн кв. км, других врачей там не было. Предстояло оказывать неотложную медицинскую помощь экипажам в случае вынужденной посадки на дрейфующую льдину».
В.Г. Волович на СП-3. Обсуждение новостей с Большой земли
В.Г. Волович проводит врачебный приём на СП-3. Один доктор на несколько миллионов квадратных километров
В знаковый для всех советских людей день 9 мая 1949 года он вместе с А.П. Медведевым совершает первый в мире прыжок с парашютом на Северный полюс. Метеоусловия оценивались как сложные, был риск попасть в разводья между льдинами или разбиться о многометровые торосы, но приземление прошло удачно. В.Г. Волович получает первую высокую награду – орден Красного Знамени. По его ироничному признанию, он был готов носить этот орден даже на нижнем белье, чтобы не расставаться с наградой, получить которую в мирное время врачу было за гранью возможного. Его опыт врача-парашютиста для удалённых и безлюдных районов в будущем смогли применить десантники, в дальнейшем в качестве врача-парашютиста В.Г. Волович встречал и осматривал после приземления первых космонавтов.
В 1951 году В.Г. Воловича включают в следующую экспедицию – «Север-5». В обстановке абсолютной секретности членов экспедиции высаживают в Арктике в точке относительной недоступности на льдину в составе послевоенной дрейфующей станции «Северный полюс – 2». Дрейфующая льдина располагалась более чем в тысяче километров от родных берегов, на 86° с. ш. Вскоре льдина под лагерем неожиданно треснула и разошлась, но полярникам всё же удалось перенести лагерь. На станции СП-2 Волович ведёт врачебный прием, а также отвечает за приготовление пищи и воду.
Экспедиция на дрейфующих льдах в сердце Арктики означала контроль России над самым коротким путём к потенциальному противнику. Она была мощным ответом Советского Союза на фултоновскую речь Черчилля, положившую начало холодной войне. Сложнейшая задача, поставленная высшим руководством страны, успешно выполнена. В.Г. Волович в составе экспедиции после её успешного завершения был принят в Кремле, и Председатель Президиума Верховного Совета Н.М. Шверник вручил ему высший орден государства – орден Ленина.
В 1952 году Виталий Георгиевич становится сотрудником Научно-исследовательского и испытательного института авиационной медицины (в последующем авиационно-космической медицины – ГНИИИ АиКМ МО СССР), в котором проработает в общей сложности 45 лет. Название института изменялось, но суть работы оставалась постоянной.
Маршрутная группа Экспедиционного центра «Арктика» на Северном полюсе. 17.05.1994.
Слева направо. Вверху: Иван Кужеливский, Владимир Чуков. В центре: Виктор Русский, Василий Рыжков, Виктор Шарнин, Иван Ялин. Внизу: Валерий Таякин, Борис Малышев
«Непромокаемая и непотопляемая» 8-я лаборатория ГНИИИ АиКМ. Слева направо: В.Н. Усков, О.Е. Орлова, В.Г. Волович, О.К. Бычков, И.П. Бобровницкий. В верхнем ряду: Г.Б. Богословов, С.Е. Макаров, М.Б. Натаровский, Ю.А. Гольцев, А.Е. Ляшенко
В 1954–1955 годах В.Г. Волович принимает участие в следующей длительной экспедиции на дрейфующих льдах на станции СП-3, условия на которой, с учётом прошлого опыта, были значительно лучше. Например, появились утеплённые и более просторные палатки.
Важную роль в новаторской и смелой работе Воловича сыграла научная среда в ГНИИИ АиКМ, авторитет среди знаменитых полярников и известных отечественных путешественников, а впоследствии и тесная связь с членами уникальных автономных полярных экспедиций. В ГНИИИ АиКМ была создана творческая атмосфера с высокой требовательностью к научному поиску и научным результатам. Достаточно сказать, что в одном из корпусов института рядом с лабораторией Воловича работали три будущих члена РАН: Бобровницкий И.П. (он был сотрудником лаборатории), Ушаков И.Б. и Ступаков Г.П.
И.П. Бобровницкий был сотрудником лаборатории В.Г. Воловича. Влияние этих, тогда ещё молодых, учёных на научные разработки и испытания в области медицины выживания трудно переоценить.
Страна в те годы уделяла огромное внимание развитию авиации и космонавтики. В ГНИИИ АиКМ, в Петровском парке в Москве, отбирали первых космонавтов, где Виталий Георгиевич ещё до знаменательного полёта познакомился с Ю.А. Гагариным. Научные кадры ГНИИИ АиКМ во главе с выдающимся учёным и организатором в области авиакосмической медицины О.Г. Газенко стали основой для создания ныне знаменитого Института медико-биологических проблем, в котором В.Г. Волович работал с 1983 года после достижения предельного возраста на военной службе, а с 1999 года совмещал работу в обоих институтах.